李儒新：中国科学院院士，中科院上海光机所研究员，光学专家，主要从事超高峰值功率超短脉冲激光与强场激光物理研究。现任中国光学学会副理事长、美国光学学会会士、国际超高强度激光委员会委员。

大家下午好，非常荣幸能够来到墨子沙龙。我今天讲关于“羲和”的故事。

离我们所在的秀浦路99号（中科大上海研究院）东北大概八公里，有个张江高科技园区，在那里你们可以看到“羲和“两个字。羲和是《山海经》里面的一个传说形象，是十个太阳的母亲，也是中国的太阳女神。《山海经》当中记载，羲和的职责是每天推着车，带着十个太阳轮流上岗。有一天十个太阳不守规矩同时上来了，就被后羿给射了下来。由于羲和是十个太阳的母亲，我们就用她的名字命名了目前全世界峰值功率最高的激光装置。

我今天讲的题目是：强激光与加速器。强激光有多强？在相当于

今天在这里讲强激光与加速器还是很有意义的。在我们的东北八公里左右，是最强的“羲和”激光，再往北，过川杨河就到达了张衡路。张衡路是以我们伟大的科学家的名字命名的，张衡路上有一台我们国家从12年前就建设的同步辐射装置，是一个30亿电子伏特的电子加速器。离我们这再往东大概七公里有复旦大学上海质子重离子医院，有一台质子重离子的加速器。上海光源是加速电子，质子重离子加速器加速的是质子和碳离子。往西边走跨过市中心到达嘉定区，那里有我们国家、也是目前为止全世界规模最大的几台激光装置之一——“神光二号”装置。离它不远的瑞金医院北院有我们国内科学家自己研制的首台质子治疗装置。所以从我们这儿出发，一个小时以内我们可以到达很多重要的激光装置和加速器。

强激光跟加速器有很大的科学价值和社会价值。这里我就不非常详细地去讲它的历史，仅仅简要回顾一下。激光技术，加速器技术，这两者的发展都起源于20世纪。当然加速器要早一点，因为加速器相对来说原理更加简单：在电场当中的带电粒子会受到电场力的作用从而获得速度和能量。刚才我们提到的上海光源电子加速器，能量指标是30亿电子伏特，相当于使电子获得了30亿电子伏特的能量。加速器的技术门槛还是比较低的，随着电压的提高，就可以让带电粒子逐步地获得更高的能量。但这一点也不是那么容易的。当电压很高时，我们就很难进一步增加电压了。生活中我们能够接触到的电压通常为几百伏，几十亿伏的电压是很难想象的，当然会遇到很大的挑战。

激光技术门槛较高，而我们常见的灯光是没有相干性的。公元前400年，墨子通过科学实验论证了光是沿直线传播的。什么样的光源可以传到很远的地方还不会散开呢？我们常见的手电筒，在很近的距离就会散开。而激光具有非常好的方向性，哪怕只产生很弱的激光，都需要很高的门槛，这也使得激光的发明比加速器要晚。虽然也经过几十年的发展，但相对而言，激光领域还是一个年轻的领域。

我们国家在长春制造了我国的第一台激光器，是1961年中国科学院的光学精密机械研究所（“光机所”）制造的。上海光机所，就是长春光机所发展了第一台激光器之后到上海来建立的机构。回顾加速器和激光的历史会看到，两者一开始没有很紧密的关系，但现在已经形成了相互促进、共同发展的新局面。

激光器和加速器

我给大家讲一讲这里面的故事。

现在我们先回到加速器。刚刚讲到，加速电子需要高压电场，当电压升高之后，如果加速器很小（电场强度大），介质（比如空气，再比如实验室中的假真空）就很容易被击穿。因此要把电子加速到很高的能量，需要造很大的加速器，后来劳伦斯又提出了能够转圈的回旋加速器，一定程度上减小了加速器的尺寸。刚刚提到的上海光源就是通过环形的加速器来加速电子的。